[发明专利]温度传感器及采用该温度传感器的辐射温度计、温度传感器的制造方法、采用光刻胶膜的多层薄膜热电堆及采用该热电堆的辐射温度计、以及多层薄膜热电堆的制造方法

说明书

技术领域

本申请的第一发明涉及温度传感器即热电堆的高灵敏化。提供一种作为对红外线等辐射光感光的热型红外线传感器的温度传感器、对包含气体的流体的温度变化进行检测的温度传感器、热分析用温度传感器等中使用的热电堆高灵敏化的温度传感器、以及采用该温度传感器的辐射温度计、以及温度传感器的制造方法。

本申请的第二发明涉及用于使温度传感器即热电堆高灵敏化而在温度感应部设置多层薄膜的多层薄膜热电堆，其中，光刻胶被使用是因为多层薄膜可以很容易形成规定尺寸和形状，尤其容易形成使得上下层薄膜上形成的层热电堆彼此导通的孔。提供一种作为对红外线等辐射光感光的热型红外线传感器的高灵敏度温度传感器、对包含气体的流体的温度及变化、流体的流速等进行检测的温度传感器、以及热分析用温度传感器等中使用的热电堆，对其可以高灵敏化、高精度且低成本制造的、采用光刻胶膜的多层薄膜热电堆及采用该热电堆的辐射温度计、以及多层薄膜热电堆的制造方法。

背景技术

（就第一发明而言）

热电堆是将多个热电偶串联连接、相对同一温度差△T，传感输出即热电势大的热型传感器，是温度差传感器。

热型传感器分为热敏传感器等绝对温度传感器和热电偶及热电堆等温度差传感器。温度差传感器因为只检测温度差，所以，例如为可适用零位法仅可精确检测某点相对基准温度与其他点的温度差的高精度热型温度传感器（专利文献1），因此，在耳式体温计等高精度红外线温度传感器中，基本上都使用热电堆（专利文献2）。

对于同一热电材料形成的热电偶组合构成的热电堆中，在同一温度差△T的条件下，热电堆输出与其热电偶数量成正比。例如将热电堆用作为红外线传感器感光部的情况。对于同一感光面积，形成热电堆的场合，当热电偶总数n增加，此时，热电堆输出增大，但是，热电偶数量则由此需要形成为细长的形状。热电偶的温接点（接受比周围温度高的物体辐射出来的红外线的场合）形成于感光部主体（热分离于基板的横隔膜形状的薄膜）的中央附近，冷接点形成于支持感光部主体并位于其周围的热沉上，所以，即使将感光部主体悉数算入热电偶总数n中而对热电堆进行简化计算，热电偶总数为n的热电堆需要1对热电偶的n分之一的细度的热电偶，而且，因为n个热电偶串联连接，所以计算其内部电阻r增大为1对热电偶的n的2次方。实际上，如果从尝试作出的实验上看，也可看出该n的2次方式成立的。因此，如果热电偶总数n增大2倍则内部电阻r变成4倍，随着个数的递增其内部电阻r也增大。如果内部电阻r很大，则约翰逊噪音增大，所以不适合作为传感器。因为其内部电阻r增大，传感器的热电堆的S/N会恶化，所以由此应该限制热电偶总数n的个数。因此，纵然在对于同一面积、采用同一热电材料的场合，如何保持内部电阻r足够小，而又增加热电偶总数n的个数的课题值得研究。

通常，电阻率大的热电材料因为具有大的塞贝克系数，所以在不增加热电偶总数n的个数的前提下，总是尝试提高热电堆的输出，因此，热电堆的输出和因内部电阻r而导致的S/N变成平衡关系，从而在这些平衡点的基础上制作热电堆。

（就第二发明而言）

本发明人在先专利申请发明了一种多层薄膜热电堆的原型即“温度传感器及采用该温度传感器的辐射温度计、以及温度传感器的制造方法”（特愿JP2010-100578）。其中，采用5微米左右厚度的有机材料即PET薄膜（聚乙烯对苯二酸酯膜）作为层薄膜，在该层薄膜上串联多个由热电材料Bi和Sb形成的热电偶，将由此形成的层热电堆通过各层薄膜的贯通孔串联连接而成的多层薄膜上形成组合热电堆。然而，其需要将PET膜进行多层贴合的工序及形成上下层热电堆彼此导通用贯通孔，另外，在导通中需要使用银粘剂等，所以从量产上考量还有改善的地方。

除了光刻胶膜之外，如果选择硅氧化膜等无机材料物质作为各层薄膜的话，则需要形成各层薄膜步骤、形成光刻胶膜步骤、以及对光刻胶膜进行曝光并构图的步骤、将光刻胶膜作为掩膜而蚀刻除去各层薄膜的步骤、除去光刻胶膜的步骤，工序数非常繁多，如果重复进行这些步骤形成多层薄膜的话，则需要增加多重子步骤的划定工序，这样，形成该多层薄膜热电堆就会成本很高。

现有技术中，基本上在最后的工序中需要形成将薄膜从基板上热分离而形成的空穴，另外，因为硅的各向异性蚀刻液（蚀刻剂）具有强碱性，能够溶化有机物及多数金属等，所以作为从基板上热分离的薄膜，必须选择能够耐该蚀刻剂的物质，同样，在从基板上热分离的薄膜上，也只能残留耐该蚀刻剂的某种物质，在生产上受到很大的制约。

在先技术文献

专利文献